科研團(tuán)隊(duì)用鉆石與硅造出全球首個(gè)量子計(jì)算機(jī)橋

科研團(tuán)隊(duì)用鉆石與硅造出全球首個(gè)量子計(jì)算機(jī)橋

通過在金剛石基底中強(qiáng)力嵌入兩個(gè)硅原子，研究團(tuán)隊(duì)制成了一個(gè)單一芯片。這一芯片包含了所有需要用來制作量子橋的組件，而量子橋可用于連接量子計(jì)算機(jī)。

目前，科學(xué)家已造出小型的量子計(jì)算機(jī)。據(jù)推測，最好的量子計(jì)算機(jī)未必是體型巨大的計(jì)算機(jī)，數(shù)臺(tái)相互連通的小型量子計(jì)算機(jī)或許能實(shí)現(xiàn)更出色的性能。

通過利用在量子橋或網(wǎng)絡(luò)上分配的量子數(shù)據(jù)陣列，有望實(shí)現(xiàn)新型的量子感測(quantum sensing)形式。量子關(guān)聯(lián)(quantum correlation)允許網(wǎng)絡(luò)中的所有原子以類似于單個(gè)原子的方式發(fā)揮作用。這是量子計(jì)算機(jī)中出現(xiàn)的集體行動(dòng)。

研究團(tuán)隊(duì)實(shí)施的實(shí)驗(yàn)用到了濃縮離子束注入機(jī)。研究者破壞了金剛石基底中一些精確位點(diǎn)上的單個(gè)離子，并利用這一植入方法把金剛石的碳原子替換成較大的硅原子。

在實(shí)驗(yàn)操作過程中，硅原子兩側(cè)的兩個(gè)碳原子因空間不足而逃離。此后，剩下的硅原子占據(jù)了更大的空間，并通過鄰近的非導(dǎo)電空位來緩沖雜散電流。

這些硅原子雖然位于固體中，但它們的表現(xiàn)就如同在氣體中漂浮一般。因此，它們的電子對(duì)量子刺激的反應(yīng)不會(huì)受到其它物質(zhì)的影響。整個(gè)操作包括將硅原子準(zhǔn)確地嵌入到原先設(shè)定的位置上。創(chuàng)建數(shù)千個(gè)這樣的嵌入位點(diǎn)將有助于實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行時(shí)的高效性。原子被植入到金剛石基底表面下方并在適當(dāng)位置上退火。在發(fā)現(xiàn)這種新方法前，科學(xué)家們不得不極其費(fèi)勁地進(jìn)行一系列操作來實(shí)現(xiàn)這一結(jié)果。

一旦硅原子就位，激光產(chǎn)生的光子會(huì)讓這些原子進(jìn)入更高的原子能態(tài)中。當(dāng)這些原子最終進(jìn)入較低的原子能態(tài)時(shí)會(huì)發(fā)射光子。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)對(duì)量子計(jì)算的未來具有很大意義。

這項(xiàng)研究結(jié)果發(fā)表在最近的美國《科學(xué)(Science)》雜志中。 (環(huán)球網(wǎng))